1️⃣ N+1 ?

N+1 문제는, 예를 들어 User 목록을 조회하는 단일 요청 하나에 대해, 각 User의 정보를 가져오기 위해 추가적인 쿼리가 발생하는 상황을 말한다. 다양한 연관관계들의 매핑에 의해서 관계가 맺어졌을때 다른 객체가 함께 조회되는 경우에 발생한다. 이 문제는 어떤 종류의 관계에서도 발생할 수 있다. 하지만 보통 다대다(many-to-many) 또는 일대다(one-to-many) 관계에서 주로 나타난다.

Lazy-Loading 지연 로딩

 @Entity
 @Getter
 @NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED)
 public class User {
     @Id
     private Long id;
     private String username;
     private String email;
     @OneToMany(cascade = CascadeType.ALL, mappedBy = "author",fetch = FetchType.LAZY)
     private List<Post> posts;
 }

 @Entity
 @Getter
 @NoArgsConstructor(access = AccessLevel.PROTECTED)
 public class Post {
     @Id@GeneratedValue
     private Long id;
     private String content;
     @ManyToOne(fetch = FetchType.LAZY)
     private User author;
 }

User는 Post와 일대다 관계를 가지고 있으며, 각 사용자(User)는 여러 개의 게시글(Post)을 갖는다. 모든 User를 가져오려 해도, Lazy Fetch는 우리가 접근한 정보만 조회한다. 즉, 모든 User를 가져올 때는 단 하나의 쿼리만 실행된다. posts 정보는 이전에 가져오지 않았기 때문에 posts에 접근하려고 하면, Hibernate는 추가 쿼리를 실행한다.

 @Test
 @DisplayName("Lazy type은 User 검색 후 필드 검색을 할 때 N+1문제가 발생한다.")
 void userFindTest() {
         System.out.println("== start ==");
         List<User> users = userRepository.findAll();
         System.out.println("== find all ==");
         for (User user : users) {
             System.out.println(user.getPosts().size());
         }
     }

User가 2명일때, findAll에서 쿼리 1개 + user.getPosts().size()에서 추가 쿼리가 2개(User가2명이니까)로 N+1문제가 발생한다.

Eager fetch 즉시 로딩

즉시 로딩으로 변환했을 때,

 @OneToMany(cascade = CascadeType.ALL, mappedBy = "author",fetch = FetchType.EAGER)
 private List<Post> posts;

 @ManyToOne(fetch = FetchType.EAGER)
 private User author;

테스트 코드는 다음과 같다.

 @Test
 @DisplayName("Eager type은 User를 단일 조회할 때 join문이 날아간다.")
 void userSingleFindTest() {
         System.out.println("== start ==");
         User user = userRepository.findById(1L)
                 .orElseThrow(RuntimeException::new);
         System.out.println("== end ==");
         System.out.println(user.getUsername());
     }

단일 조회에서는 조인으로 쿼리가 한번만 나가는 것을 확인 할 수 있다.

하지만 모든 User를 조회하는 경우 Posts 필드를 실제로 사용하든 말든 무조건 N+1 문제가 발생한다.

 @Test
 @DisplayName("Eager type은 User를 전체 검색할 때 N+1문제가 발생한다.")
 void userFindTestEager() {
      System.out.println("== start ==");
      List<User> users = userRepository.findAll();
      System.out.println("== find all ==");
 }

2️⃣ 해결 방안

일반적인 Fetch Join

쿼리를 날릴 때 post을 한번에 가져옴을 알 수 있다.

 @Query("select distinct u from User u left join fetch u.posts")
 List<User> findAllJPQLFetch();

 //테스트
 @Test
     @DisplayName("fetch join을 하면 N+1문제가 발생하지 않는다.")
     void fetchJoinTest() {
         System.out.println("== start ==");
         List<User> users = userRepository.findAllJPQLFetch();
         System.out.println("== find all ==");
         for (User user : users) {
             System.out.println(user.getPosts().size());
         }
     }

 //결과
 == start ==
 select distinct u1_0.id,u1_0.email,p1_0.user_id,p1_0.id,p1_0.content,u1_0.username from users u1_0 left join posts p1_0 on u1_0.id=p1_0.user_id;
 == find all ==
 2
 1

@EntityGraph
위 테스트 코드에서 findAllEntityGraph를 사용했을때, 결과이다.

 @EntityGraph(attributePaths = {"posts"}, type = EntityGraph.EntityGraphType.FETCH)
 @Query("select distinct u from User u left join u.posts")
 List<User> findAllEntityGraph();

 //결과
 == start ==
 select distinct u1_0.id,u1_0.email,p1_0.user_id,p1_0.id,p1_0.content,u1_0.username from users u1_0 left join posts p1_0 on u1_0.id=p1_0.user_id;
 == find all ==
 2
 1

장점 : 단 한번의 쿼리만 발생하도록 설계할 수 있다.

단점 :